Климатичен шок от метан, второ; Рибен блог; SciLogs
Трябва да се върна за кратко към темата на предпоследния ми принос - въпреки че моите последователи бяха предупредили тектониката на Марс - по-точно към малка подчинена клауза, която заслужава по-отблизо. На фона на това, че апокалиптичната обратна връзка с метан за вечен замръзване вероятно не се осъществява, посочих силното и озадачаващо нарастване на метана през последните десет години.
Концентрацията на метан в атмосферата се е увеличила значително от около 2007 г., след като преди това изглежда се е стабилизирала на плато. Развитието е толкова драстично, че може да наруши климатичните цели на Парижкото споразумение, просто защото метанът е толкова мощен парников газ. Въглеродният диоксид е по-важен в дългосрочен план, тъй като концентрацията му е над 200 пъти по-голяма и той остава в атмосферата за дълго време. От друга страна, метанът е много по-ефективен за задържане на топлината за кратко време.
В зависимост от това колко дълго продължава увеличението, колко високо се повишава концентрацията и земната система реагира на този допълнителен топлинен импулс без релаксация, са възможни различни последици. Един сценарий би бил, че - като цяло - една от тези зловещи повратни точки в климатичната система, например, е достигната няколко десетилетия по-рано.
Откъде идва целият този метан?
В търсенето на произхода на метана има няколко основни заподозрени, преди всичко, разбира се, индустрията за шистов газ в САЩ. Той насърчава големи количества метан, така че мисълта и ако навсякъде изтекат малки количества, това се сумира. В началото звучи правдоподобно, но всъщност почти всичко, което хората правят, произвежда метан по някакъв начин: сметища, оризови полета, въглищни ями, тогава има всякакви индустрии, които използват природен газ. Общо до 60 процента от метана в атмосферата идва от човешки източници.
Ето защо метанът е първият парников газ, който се натрупва в атмосферата. Възходът започва около 1750 г., преди индустриалната революция [1] и около век преди началото на покачването на въглеродния диоксид. Към 1980-те години концентрацията се е повишила от малко под 700 ppb на 1500 ppb, след което изглежда се установява равновесие между емисии и разграждане и концентрацията на метан се изравнява с малко над 1750 ppb в края на 90-те години.
Това развитие едва ли е по-малко озадачаващо от новото увеличение, тъй като се знае толкова малко за глобалния бюджет за метан. Кои фактори допринасят до каква степен за възхода на последните два века и след това приключват, вероятно е дори по-трудно да се разбере от произхода на сегашния метан. Има поне данни от последните 20 години за регионалните концентрации на метан.
В допълнение към човешките източници има и няколко по-големи производители на естествен метан. Действителните производители са много малки, а именно бактерии, които се срещат най-вече в блата. Още преди високите ширини вечната замръзналост, особено тропическите и субтропичните влажни зони са важни източници на метан. Изненадващо, хората също имат пръст във всичките три точки, от една страна чрез изменението на климата и от друга страна чрез използването на земята.
Ако следвате предишен опит с източници на метан, тези природни източници първоначално са малко по-подозрителни от нашите собствени емисии. Причината е в динамичността им. Директните човешки емисии на метан се увеличават постепенно, докато резки промени е по-вероятно да се дължат на природни източници, които реагират по различен начин на топлина и влага от година на година. [2]
Повече продукция, по-малко деградация?
Но има и съвсем различен вариант: емисиите остават същите, докато по-малко метан се разгражда. Това се случва главно, защото газът реагира с много реактивните хидроксилни радикали (· OH), които са постоянно създадени в атмосферата. Хидроксилът реагира и с много други неща, така че от една страна има само много кратък живот, а от друга - това е решаващият момент - той веднага реагира по-малко с метан, веднага щом друг партньор в реакцията зачести.
Развитие на атмосферната концентрация на метан от 80-те години на миналия век.
Екранна снимка от methanelevels.org.
Кратката продължителност на живота означава, че хидроксилът не може да бъде измерен директно. Ето защо концентрацията на молекули, които остават във въздуха за дълго време и основно реагират като метан с хидроксил, се използва като индиректен индикатор. Един от тях е трихлоретанът. Различни анализи през последните години всъщност показват, че нещо пречи на хидроксила да разгради тази молекула и по този начин метана, толкова ефективно, колкото преди.
За съжаление можете да измервате добре трихлоретана, но вие знаете само много неточно колко от нещата попадат в атмосферата и колко варират тези количества. В това отношение това в най-добрия случай показва, че метанът напоследък се разгражда по-малко. Засега няма ясни основни заподозрени, които биха могли внезапно и драстично да уловят повече радикали от атмосферата от 2007 г. насам.
По отношение на емисиите обаче картината също не е по-ясна. Може да се разкрие, че увеличението е разделено на две фази от 2007 г. насам: концентрацията на метан в атмосферата се е повишила значително по-бързо от преди от около 2014 г. насам. Или тази година е добавен нов източник, или външен фактор отново е тласнал съществуващото развитие.
Тропически влажни зони и техните бактерии
Годините от 2014 г. насам също бяха много топли в световен мащаб, поне внушаващо съвпадение. Възможно е тропическите влажни зони да отделят значително повече метан поради общо повишените температури и вероятно също така и по-чести наводнения от силен дъжд.
Това се подкрепя от факта, че анализите на пространственото разпределение на метановите източници показват промяна към южните тропици от 2014 г., където се намират много от тези влажни зони; за това обаче техните емисии на метан ще трябва да бъдат много по-зависими от температурата, отколкото повечето модели предполагат. [3] Земеделските дейности, особено животновъдството, също могат да допринесат за увеличаването. В края на краищата тя се увеличи значително след началото на хилядолетието.
Друг кандидат с достатъчно метан, за да обясни скорошния скок, е производството на изкопаеми горива. Точно отпред, разбира се, има шистов газ, който би се вписал добре в момента. Но това е изследвано по-подробно от известно време, защото идеята е толкова очевидна и резултатите говорят срещу фракинга като основен източник.
Освен това, и с по-лош надзор, има класическо производство на нефт и газ, а добивът на въглища също играе роля. В същото време крайните потребители също могат да загубят повече газ, отколкото се смяташе досега. Настоящо проучване показва, че количествата, излъчвани тук, са подценени.
Има само два малки проблема: Колкото по-малък е, че пространственото разпределение на метана не съвпада съвсем с него [4], толкова по-големи са въглеродните изотопи. Изкопаемите горива съдържат значително по-висок дял от 13 С в сравнение с повечето природни източници. Делът му в атмосферния метан, който преди това се е повишавал в продължение на два века, намалява от 2007 г. насам - не окончателен фатален удар за предполагаемия принос на изкопаеми в текущия растеж, но знак, че тази проста картина не може да бъде вярна. Съществува възможност едновременно да се изгори значително по-малко биомаса. Произведеният метан има 13 C дял между природни и изкопаеми източници.
Данни за изотопа като индикация за източника
От друга страна, предположението, че метанът се разгражда по-бавно от по-малко хидроксилни радикали, би отговаряло на данните за изотопите. Причината за това е кинетичният изотопен ефект: Тежките молекули реагират малко по-бавно, така че по-лекият метан се разгражда по-бързо (по същата причина метанът от изгарянето на биомасата е толкова тежък). Ако метанът се разгради по-бавно, по-голямата част от лекия въглероден изотоп ще остане в атмосферата.
Разпределението на допълнителния метан също не говори против него: Хидроксилните радикали са най-активни в тропиците, където човек би забелязал най-силен ефект. Уловката на тази хипотеза е, че се нуждаете от още няколко доказателства за толкова бърза и ясна промяна в атмосферната химия, особено в сравнение с объркващите и променливи, но добре познати емисии.
В това отношение ми се струва най-правдоподобното като цяло, че поне значителна част от ефекта се дължи на допълнителен метан от естествени източници, и то главно на тропическите влажни зони. Настоящите измервания от Африка например изглежда не противоречат на тази хипотеза, както и фактът, че емисиите в тропиците растат по-бързо, отколкото в далечния север. Разбира се, все още има различни въпроси без отговор, особено относно ролята на глобалното затопляне. Значително по-топлите години от около 2014 г. вероятно ще са изиграли роля за ускорението оттогава, но какво се случи от 2007 г., да не говорим за десетте години без увеличаване на метана - няма идея.
Но така или иначе не се казва, че развитието се ръководи пряко от специфичните условия през съответната година. Възможно е тропическите влажни зони от своя страна да са преминали точка без връщане към положителна обратна връзка в началото на хилядолетието [5], точно както човек я приписва на Арктика. С изключение на това, че метанокалипсисът с тропическо блато има малко повече потенциал от Арктика: около 2007 г. делът му от естествени емисии е три пъти по-висок от този на вечната замръзналост.